尿素提质改造方法探析

尿素提质改造方法探析

任孝文

（大唐呼伦贝尔化肥有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021000）

摘要：蒸发系统是公司化工生产区的尿素装置，系统将低压循环产出的尿液浓度大约69%-75%左右，进入到蒸发一段加热器通过U弯到达二段蒸发系统，使尿液浓度达到99.7%通过熔融尿液泵送到上塔进行造粒。蒸发系统工艺指标控制在；一段温度128℃-130℃   二段温度138℃-140℃，上塔夹套蒸汽采用0.28MPa减压蒸汽。

关键词：尿素；装置；改造

一、尿素提质改造项目背景

1、第一阶段改造：尿素装置自2012年投产至实施2020年提质改造（增加闪蒸冷、更换一段蒸发器及二段蒸发器）前，一段真空控制在-40Kpa，二段真空控制在-81Kpa，一段温度125℃左右，二段温度控制在135℃-136℃之间，约4小时左右对蒸发系统冲洗一次。尿素产品均在合格品边缘波动，优等品率为零。缩二脲含量居高不下。与同类型项目对比，蒸发同样真空和温度下本装置的尿素产品为合格品，其他同类型项目的尿素产品均为优等品。

2、第二阶段改造：2020年到2021年改造（增加闪蒸冷、更换一段蒸发器及二段蒸发器）后蒸发一、二段真空度提高到-55KPa和-86KPa左右，一段温度124-125℃之间，二段温度控制在134-135℃之间，约2小时左右对蒸发系统冲洗一次。冲洗时、系统波动或减量时包合格品，系统稳定指标正常时包优级品。分仓后优等品尿素缩二脲含量控制在0.88-0.94%，2020年11月份全月尿素产品缩二脲指标加权平均为1.04%，优等品率≥37%。实现了有效降低成品尿素缩二脲含量，提高优等品率。

3、第三阶段：极限控制操作手段：在生产的同时发现每次蒸发冲洗的时候，二段液位都要控制在5500mm--6000mm。防止二段液位抽空出现蒸发大幅度波动，虽然这样控制蒸发稳定，但是严重影响产品质量。

二、尿素提质改造历程

1、第一阶段：2012年到2020年

a、2013年首先对熔融泵位置进行了改造，将原在尿素装置主框架一楼面的两台熔融泵移至二楼面，缩短上塔管线距离约20米左右。

b、2013年对蒸发系统加设最终冷却器。在二段后蒸发冷却器后加设了最终冷却器，加大对二段蒸发气相吸收的同时，提高二段的真空度，从而减小尿液在二段的停留时间，提升产品质量。

c、减小一段蒸发加热器换热面积。原设计一段蒸发加热器换热面积为387m2,经与原设计单元华福公司沟通后，得到对方许可，2013年6月6日至6月8日，对一段蒸发加热器的列管进行堵管196根，2015年7月19日，利用检修机会再次堵管76根。

d、减小二段段蒸发加热器换热面积。原设计二段蒸发加热器换热面积为45.9m2,经与原设计单元华福公司沟通后，得到对方许可，2013年6月6日至6月8日，对二段蒸发加热器的列管进行堵管88根，缩减了换热面积约10.9m2，实际换热面积约35m2。

e、2014年对一、二段之间的U型弯和上塔管线进行改造。抬高U型弯管线整体位置，缩短U型弯处一、二段竖直管线长度，由原来的10m左右缩短至6.5m左右，进一步减小尿液在一、二段的停留时间。同时增加二寸上塔造粒管线，以备解决系统较低负荷时产品质量不合格的问题。

f、2017年将二段蒸发器进二段分离器的形式进行改造，由旋风分离式改为折流板分离式；原有二段蒸发分离器与加热器结构是左右结构，尿液进入加热器后通过分离器侧面进入，增加了尿液在设备内的停留时间。改造后二段蒸发加热器与分离器变成上下结构，缩短了尿液在设备内的停留时间，从而降低尿素产品中缩二脲的含量。

2、第二阶段：2020年到2021年

a、2020年经对外考察及与同类厂家沟通后，增加闪蒸冷凝器，更换一段蒸发器、二段蒸发器。新增闪蒸冷凝器用于冷凝闪蒸槽气相，减轻一段冷凝器的负荷；原流程为闪蒸槽气相与一段蒸发分离器气相汇合后由一段冷凝器冷凝。改造后新增换热面积110㎡。将一段蒸发器换新，换热面积为310㎡。二段蒸发器换新，换热面积为32㎡。降低加热面积，在减少加热量前提下，消除滞留区，减少加热器直径，提高尿液流速，降低缩二脲含量。

b、2020年，为解决二段分离器中上部固体结晶物的问题，减少冲洗频次，在二段蒸发分离器中、上部增加四处蒸汽吹扫点，具体为分离器顶东、西，分离器中上部东、西。通过不间断吹扫，减少固体结晶物的附着，从而减少冲洗频次及时间。

c、2021年为解决二段蒸发分离器气体带液问题及减少二段分离器中上部固体结晶物的问题，在二段蒸发分离器内增上一套百叶窗除沫器，用以增加分离效果，减少冲洗频次及时间。投用后产品中缩二脲含量无变化，冲洗频次无法降低，后因除沫器上部固体结晶物过多，严重影响二段真空，最严重时百叶窗除沫器上部空间完全被固体结晶物堵死，使用多种方法尝试都无法彻底解决，停车后将百叶窗除沫器拆除。

d、2021年为增加上塔管线内熔融尿素的流速，减少熔融尿素在蒸汽夹套管线内的停留时间，将熔融尿素泵的叶轮更换为直径更大的叶轮。更换后，熔融尿素泵出口压力从1.2MPa左右增加到1.8-2.0MPa，产品中缩二脲无明显变化，仍然为0.85-0.95%。熔融尿素泵更换大直径叶轮后泵轴断裂一次，叶轮破损一次，机械部分故障不断，换回原叶轮。为解决二段蒸发分离器气体带液问题及减少二段分离器中上部固体结晶物的问题，将二段分离器内折流板更换为直径940mm圆锥体在上、820mm圆锥体在下的组合体。开车后二段蒸发分离器气体带液问题及减少二段分离器中上部固体结晶物问题有明显改善，冲洗频次由2小时一次降低到6小时一次，效果显著。对结晶物的产生也有一定的抑制作用。

三、尿素提质改造后的结果

1、第一阶段改造后：

尿液在蒸发系统的停留时间有所降低，合成液游离氨含量指标29%-32%，现分析指标在31%-32%左右，尿液槽游离氨含量指标≦0.44%，现分析指标0.36%-0.43%左右，均在指标范围内。一段真空设计指标-60kpa左右，改造后一段真空控制在-40kpa-45kpa；二段真空设计指标-90kpa左右，改造后二段真空控制在-82kpa-85kpa，一段温度指标130℃左右，现一段温度控制在127-128℃左右，二段温度指标140℃左右，现二段温度控制在137-138℃之间，产品中缩二脲含量由开始1.4%-1.5%降至现在1.0%-1.2%左右,水分含量在0.4%左右，始终未达到优级品缩二脲含量≦0.9%，水分含量在≦0.3%指标。

2、第二阶段改造后：

蒸发一、二段真空度提高到-55KPa和-86KPa，一段温度124-125℃左右，二段温度控制在134-135℃之间，约2小时左右对蒸发系统冲洗一次。冲洗时、系统波动或减量时包合格品，系统稳定指标正常时包优级品。产出优等品尿素缩二脲含量控制在0.88-0.94%，11月份全月尿素产品缩二脲指标加权平均为1.04%，优等品率≥37%。基本实现了降低成品尿素缩二脲含量，提高优等品率的改造目标。

3、第三阶段强抓管控指标后

为了稳定蒸发系统在冲洗的时候，将二段液位控制在5500mm--6000mm的同时也是增加了尿液在二段停留时间，更会产生大量缩二脲。每次冲洗整个时间大约25分钟那么一天就会有5小时冲洗时间，定会产生不合格或者合格品这样就会降低产品率。所以在操作手段来进一步控制，改变二段液位控制指标、缩短冲洗时间、缩短冲洗频次，这样将会大大提高产品率。确保每次冲洗的时候产品质量是合格的，操作与配合相结合。正常操作的时候也要将二段液位控制在4500mm--4700mm之间，缩短停留时间、增加流速对产品质量也是更好的提高。